第一篇：虛擬現實技術的研究現狀

國內外虛擬現實技術的研究現狀

紀實

(東北石油大學計算機與信息技術學院,黑龍江,大慶163318)

【摘 要】虛擬現實技術是由計算機產生，通過視、聽、觸覺等作用，使用戶產生身臨其境感覺的交互式視景仿真，具有多感知性、存在感、交互性和自主性等特征，文章介紹了動態環境建模技術，實時三維圖形生成技術，立體顯示和傳感器技術，應用系統開發工具，系統集成技術。目前已在軍事、醫學、設計和娛樂等領域得到了廣泛應用。美日等發達國家對其進行了廣泛的研究，取得了重大成果。國內的研究也取得了一定的成果。

【關鍵詞】虛擬現實技術 虛擬環境 研究現狀

引言

隨著計算機網絡技術的飛速發展，監控技術已經成為當代發展迅速、應用廣泛的技術之一，操作人員可以通過互聯網直接監控現場設備的數據。但傳統的遠程監控界面主要是二維或是偽三維的界面，其真實感和交互感都比較差。針對這種情況，對虛擬現實遠程監控技術進行了研究，從而創建了三維場景的遠程監控界面。

一、虛擬現實技術及其特征

虛擬現實是一種由計算機和電子技術創造的新世界，是一個看似真實的模擬環境，通過多種傳感設備，用戶可根據自身的感覺，使用人的自然技能對虛擬世界中的物體進行考察和操作，參與其中的事件，同時提供視、聽、觸等直觀而又自然的實時感知，并使參與者 “沉浸”于模擬環境中。[1]

虛擬現實技術(VR)主要包括模擬環境、感知、自然技能和傳感設備等方面。模擬環境是由計算機生成的、實時動態的三維立體逼真圖像。感知是指理想的VR應該具有一切人所具有的感知。除計算機圖形技術所生成的視覺感知外，還有聽覺、觸覺、力覺、運動等感知，甚至還包括嗅覺和味覺等，也稱為多感知。自然技能是指人的頭部轉動，眼睛、手勢、或其他人體行為動作，由計算機來處理與參與者的動作相適應的數據，并對用戶的輸入做出實時響應，并分別反饋到用戶的五官。傳感設備是指三維交互設備。常用的有立體頭盔、數據手套、三維鼠標、數據衣等穿戴于用戶身上的裝置和設置于現實環境中的傳感裝置，如攝像機、地板壓力傳感器等。

VR具有以下四個重要特征：多感知性。指除一般計算機所具有的視覺感知外，還有聽覺感知、觸覺感知、運動感知，甚至還包括味覺、嗅覺、感知等。理想的虛擬現實應該具有一切人所具有的感知功能。存在感。指用戶感到作為主角存在于模擬環境中的真實程度。理想的模擬環境應該達到使用戶難辨真假的程度。交互性。指用戶對模擬環境內物體的可操作程度和從環境得到反饋的自然程度。自主性。指虛擬環境中的物體依據現實世界物理運動定律動作的程度。

虛擬現實的關鍵技術主要包括：動態環境建模技術，實時三維圖形生成技術，立體顯示和傳感器技術，應用系統開發工具，系統集成技術。[2]

二、國外虛擬現實技術的研究現狀

虛擬現實技術一經應用，就向人們展示了誘人的前景。因此世界各國特別是發達國家進行了廣泛的研究。這里主要介紹美國和日本研究現狀。

1、美國的研究現狀

美國是VR技術的發源地。美國VR研究技術的水平基本上就代表國際VR發展的水平。目前美國在該領域的基礎研究主要集中在感知、用戶界面、后臺軟件

和硬件四個方面。

美國宇航局的Ames實驗室：將數據手套工程化，使其成為可用性較高的產品。在約翰遜空間中心完成空間站操縱的實時仿真。大量運用了面向座艙的飛行模擬技術。對哈勃太空望遠鏡的仿真。現在正致力于一個叫 “虛擬行星探索”(VPE)的試驗計劃。[3]現在 NASA 己經建立了航空、衛星維護VR訓練系統，空間站VR訓練系統，并且已經建立了可供全國使用的VR教育系統。[4]

北卡羅來納大學(UNC)的計算機系是進行VR研究最早最著名的大學。他們主要研究分子建模、航空駕駛、外科手術仿真、建筑仿真等。

Loma Linda大學醫學中心的David Warner博士和他的研究小組成功地將計算機圖形及VR的設備用于探討與神經疾病相關的問題，首創了VR兒科治療法。

麻省理工學院(MIT)是研究人工智能、機器人和計算機圖形學及動畫的先鋒，這些技術都是VR技術的基礎，1985年MIT成立了媒體實驗室，進行虛擬環境的正規研究。

華盛頓大學華盛頓技術中心的人機界面技術實驗室(HITLab)將VR研究引入了教育、設計、娛樂和制造領域。[5]

伊利諾斯州立大學研制出在車輛設計中支持遠程協作的分布式VR系統。喬治梅森大學研制出一套在動態虛擬環境中的流體實時仿真系統。

從 9O年代初起，美國率先將虛擬現實技術用于軍事領域，主要用于以下四個方面：一是虛擬戰場環境。二是進行單兵模擬訓練。三是實施諸軍兵種聯合演習。四是進行指揮員訓練。

2、日本的研究現狀

在當前實用虛擬現實技術的研究與開發中日本是居于領先地位的國家之一，主要致力于建立大規模VR知識庫的研究。另外在虛擬現實的游戲方面的研究也做了很多工作。

東京技術學院精密和智能實驗室研究了一個用于建立三維模型的人性化界面。

NEC公司開發了一種虛擬現實系統，它能讓操作者都使用 “代用手”去處理三維CAD中的形體模型，該系統通過數據手套把對模型的處理與操作者手的運動聯系起來。

京都的先進電子通信研究所(ATR)正在開發一套系統，它能用圖像處理來識別手勢和面部表情，并把它們作為系統輸入。

日本國際工業和商業部產品科學研究院開發了一種采用X、Y記錄器的受力反饋裝置。

東京大學的高級科學研究中心將他們的研究重點放在遠程控制方面，最近的研究項目是主從系統。該系統可以使用戶控制遠程攝像系統和一個模擬人手的隨動機械人手臂。[6]

東京大學原島研究室開展了3項研究：人類面都表情特征的提取、三維結構的判定和三維形狀的表示、動態圖像的提取。

東京大學廣瀨研究室重點研究虛擬現實的可視化問題。為了克服當前顯示和交互作用技術的局限性，他們正在開發一種虛擬全息系統。

筑波大學研究一些力反饋顯示方法，開發了九自由度的觸覺輸入器，虛擬行走原型系統。[7]

富士通實驗室有限公司正在研究虛擬生物與VR環境的相互作用。他們還在研究虛擬現實中的手勢識別，已經開發了一套神經網絡姿勢識別系統，該系統可

以識別姿勢，也可以識別表示詞的信號語言。

三、我國虛擬現實技術的研究現狀

和一些發達國家相比，我國VR技術還有一定的差距，但已引起政府有關部門和科學家們的高度重視。根據我國的國情，制定了開展VR技術的研究。九五規劃、國家自然科學基金委、國家高技術研究發展計劃等都把VR列入了研究項目。在緊跟國際新技術的同時，國內一些重點院校，已積極投入到了這一領域的研究工作。國內最早開展此項技術試驗的是掛靠在西北工業大學電子工程系的西安虛擬現實工程技術研究中心。[8]該中心的成立，對發揮學校電子信息工程學院等其他院系和研究所在虛擬現實、虛擬仿真與虛擬制造等方面的研究優勢將具有積極作用。

北京航空航天大學計算機系也是國內最早進行VR研究、最有權威的單位之一，他們首先進行了一些基礎知識方面的研究，并著重研究了虛擬環境中物體物理特性的表示與處理；在虛擬現實中的視覺接口方面開發出部分硬件，并提出有關算法及實現方法；實現了分布式虛擬環境網絡設計，建立了網上虛擬現實研究論壇，可以提供實時三維動態數據庫，提供虛擬現實演示環境．提供用于飛行員訓練的虛擬現實系統，提供開發虛擬現實應用系統的開發平臺，并將要實現與有關單位的遠程連接。[9]

浙江大學CAD&CG國家重點實驗室開發出了一套桌面型虛擬建筑環境實時漫游系統，采用了層面迭加繪制技術和預消隱技術，實現了立體視覺，同時還提供了方便的交互工具，使整個系統的實時性和畫面的真實感都達到了較高的水平。另外，他們還研制出了在虛擬環境中一種新的快速漫游算法和一種遞進網格的快速生成算法。

哈爾濱工業大學已輕成功地虛擬出了人的高級行為中特定人臉圖像的合成，表情的合成和唇動的合成等技術問題，并正在研究人說話時頭勢和手勢動作，話音和語調的同步等。

清華大學計算機科學和技術系對虛擬現實和臨場感的方面進行了研究，例如球面屏幕顯示和圖像隨動、克服立體圖閃爍的措施和深度感實驗等方面都具有不少獨特的方法。他們還針對室內環境水平特征豐富的特點，提出借助圖像變換，使立體視覺圖像中對應水平特征呈現形狀一致性，以利于實現特征匹配，并獲取物體三堆結構的新穎算法。

西安交通大學信息工程研究所對虛擬現實中的關鍵技術～立體顯示技術進行了研究。他們在借鑒人類視覺特性的基礎上提出了一種基于JPEG標準壓縮編碼新方案，并獲得了較高的壓縮比、信噪比以及解壓速度，并且己經通過實驗結果證明了這種方案的優越性。另外，西北工業大學CAD ／CAM研究中心、上海交通大學圖像處理模式識別研究所，長沙國防科技大學計算機研究所、華東船舶工業學院計算機系、安徽大學電子工程與住處科學系等單位也進行了一些研究工作和嘗試。

四、虛擬現實技術的進一步展望

虛擬現實技術是許多相關學科領域交叉、集成的產物。它的研究內容涉及到人工智能、計算機科學、電子學、傳感器、計算機圖形學、智能控制、心理學等。雖然這個領域的技術潛刀是巨大的，應用前景也是很廣闊的，但仍存在著許多尚未解決的理論問題和尚未克服的技術障礙。客觀而論，目前虛擬現實技術所取得的成就，絕大部分還僅僅限于擴展了計算機的接口能力，僅僅是剛剛開始涉及到人的感知系統和肌肉系統與計算機結合作用問題，還根本未涉及 “人在實踐中

得到的感覺信息是怎樣在人的大腦中存儲加工處理成為人對客觀世界的認識”這一重要過程。[10]只有當真正開始涉及并找到對這些問題的技術實現途徑時，人和信息處理系統間的隔閡才有可能被徹底的克服。我們期待著有朝一日，虛擬現實系統成為一種對多維信息處理的強大系統，成為人進行思維和創造的助手和對人們已有的概念進行深化和獲取新概念的有力工具。

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工作單位：東北石油大學計算機與信息技術學院

通訊地址：東北石油大學啟智4B414，郵編：163318

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第二篇：微波燒結技術研究現狀

微波燒結技術研究現狀

引言微波與無線電、紅外線、可見光一樣都是電磁波，只不過微波是一種高頻電磁波，其頻率范圍為0.3～300GHz，波長為1mm～1m。微波加熱技術源于第二次世界大戰，當時美國負責維修雷達的工程師經常發現口袋里的巧克力會熔化掉，這才意識到電磁波對物質有加熱、干燥的作用，因而引發了人們對這項技術的研究[1]。微波燒結是一種材料燒結工藝的新方法，與常規燒結相比，它具有升溫速度快、能源利用率高、加熱效率高和安全衛生無污染等特點，并能提高產品的均勻性和成品率，改善被燒結材料的微觀結構和性能。21 世紀隨著人們對納米材料研究的重視，該技術在制備納米塊體金屬材料和納米陶瓷方面具有很大的潛力[2 ]，該技術被譽為“21 世紀新一代燒結技術”。微波燒結技術工作原理微波燒結是利用微波具有的特殊波段與材料的基本細微結構耦合而產生熱量，材料的在電磁場中的介質損耗使其材料整體加熱至燒結溫度而實現致密化的方法。微波燒結原理與目前的常規燒結工藝有著本質區別[3～5 ]。由于材料可內外均勻地整體吸收微波能并被加熱，使得處于微波場中的被燒結物內部的熱梯度和熱流方向與常規燒結時完全不同。微波可以實現快速均勻加熱而不會引起試樣開裂或在試樣內形成熱應力，更重要的是快速燒結可使材料內部形成均勻的細晶結構和較高的致密性，從而改善材料性能。同時，由于材料內部不同組分對微波的吸收程度不同，因此可實現有選擇性燒結，從而制備出具有新型微觀結構和優良性能的材料。在微波燒結爐中采用微波發生器來代替傳統的熱源，它與傳統技術相比較，屬于兩種截然不同的加熱方式。微波介質進行加熱，化學原料一旦放入微波電場中，其中的極性分子和非極性分子就引起極化，變成偶分子。按照電場方向定向，由于該電場屬于交變電場，所以偶極子便隨著電場變化而引起旋轉和震動，例如頻率為2．45GHz，以每秒24億5千萬次的旋轉和震動，產生了類似于分子之間相互摩擦的效應，從而吸收電場的能量而發熱，物體本身成為發熱體。當用傳統方式加熱時，點火引燃總是從樣品表面開始，燃燒從表面向樣品內部傳播最終完成燒結反應。而采用微波輻射時，情況就不同了。由于微波有較強的穿透能力，它能深入到樣品內部，首先使樣品中心溫度迅速升高達到著火點并引發燃燒合成。燒結波沿徑向從里向外傳播，這就能使整個樣品幾乎是均勻地被加熱，最終完成燒結反應。微波點火引燃在樣品中產生的溫度梯度(dT，dt)比傳統點火方式小得多。即微波燒結過程中燒結波的傳播要比傳統加熱方式均勻得多。圖1 微波燒結設備結構圖[6 ]微波燒結技術優點[7 ] 1.燒結溫度大幅度降低，與常規燒結相比，最大降溫幅度可達500 ℃左右。2.比常規燒結節能70 %～90 %，降低燒結能耗費用。由于微波燒結的時間大大縮短，尤其對一些陶瓷材料燒結過程從過去的幾天甚至幾周降低到用微波燒結的幾個小時甚至幾分鐘，大大得高了能源的利用效率。

3.安全無污染。微波燒結的快速燒結特點使得在燒結過程中作為燒結氣氛的氣體的使用量大大降低，這不僅降低了成本，也使燒結過程中廢氣、廢熱的排放量得到降低。4.使用微波法快速升溫和致密化可以抑制晶粒組織長大，從而制備納米粉末、超細或納米塊體材料[8 ]。

5.燒結時間縮短，相對于傳統的輻射加熱過程致密化速度加快，材料內外同時均勻加熱，這樣材料內部熱應力可以減少到最小。其次在微波電磁能作用下，材料內部分子或離子的動能增加，使燒結活化能降低，擴散系數提高，可以進行低溫快速燒結，使細粉來不及長大就被燒結。

6.能實現空間選擇性燒結[9-10]。微波燒結發展史材料的微波燒結開始于20世紀60年代中期，W.R.Tinga[11]首先提出了陶瓷材料的微波燒結技術；到20世紀70年代中期，法國的J.C.Badot和A.J.Berteand[12]開始對微波燒結技術進行系統研究。20世紀80年代以后，各種高性能的陶瓷和金屬材料得到了廣泛應用，相應的制備技術也成了人們關注的焦點，微波燒結以其特有的節能、省時的優點，得到了美國、日本、加拿大、英國、德國等發達國家的政府、工業界、學術界的廣泛重視，我國也于1988年將其納入“863”計劃。在此期間，主要探索和研究了微波理論、微波燒結裝置系統優化設計和材料燒結工藝、材料介電參數測試，材料與微波交互作用機制以及電磁場和溫度場計算機數值模擬等，燒結了許多不同類型的材料。20世紀90年代后期，微波燒結已進入產業化階段，美國、加拿大、德國等發達國家開始小批量生產陶瓷產品。其中，美國已具有生產微波連續燒結設備的能力。國內目前僅有SYNOTHERM自2002年由歸國博士彭虎等人組建了專家團隊在國內融資成立了長沙隆泰微波，進行了較大的投入對材料微波工藝研究，實現了部分高溫領域實驗與產業化工業微波裝備的研制實施和應用。國內其他從事微波產業化設備的機構與企業主要針對低溫微波殺菌、硫化等食品、醫藥、木材等等行業。微波加熱自蔓延高溫成則是微波應用的另一重要方面。1990年，美國佛吉尼亞州立大學的R.C.Dalton等首先提出微波加熱在自蔓延高溫合成中的應用，并用該技術合成了TiC等9種材料。接著，英、德、美的科學家相繼用此法合成了YBCuO，Si3C4，Al2O3-TiC等材料。1996年，美國J.K.Bechtholt等對微波自蔓延高溫合成中的點火過程進行了數值模擬分析，通過模擬準確計算了點火時間。1999年，美國S.Gedevabshvili和D.Agrawal等用該技術合成了Ti-Al，Cu-Zn-Al等幾使種金屬間化合物和合金。美國賓夕法尼亞州州立大學的Rustum Roy，Dinesh Agrawal等用微波燒結制造出粉末冶金不銹鋼、銅鐵合金、鎢銅合金及鎳基高溫合金。其中，Fe-Ni的斷裂模量比常規燒結制備的大60%。另外，高磁場條件下的微波燒結能夠制備長骨完全非晶態的磁性材料，將具有顯著硬磁特性的材料（如NdFeB永磁體）變成軟磁材料。各種材料的介電損耗特性隨頻率、溫度和雜質含量等的變化而變化，由于自動控制的需要，與此相關的數據庫還需要建立。微波燒結的原理也需要進一步研究清楚。由于微波燒結爐對產品的選擇性強，不同的產品需要的微波爐的參數有很大差異，因此，微波燒結爐（synotherm）的設備需要投資增大。今后微波燒結設備的方向是用模塊化設計與計算機控制相結合。微波燒結研究現狀納米材料的研究一直是材料界的研究熱點，雖然納米粉末的制備不是很容易，但是比較起來，具有納米晶粒的塊體材料的制備更難，是困擾研究人員最大的問題之一。而微波燒結技術所具有的燒結溫度低、時間短等特性為成功地制備具有納米晶粒的塊體材料提供了可能。

1、微波燒結納米金屬陶瓷的研究[13]陶瓷燒結過程中不可避免地伴有晶粒長大，所以如何控制納米顆粒在燒結過程中的長大，使其保持原有特性是納米塊體陶瓷材料制備面臨的一個難題，而微波燒結技術很好地克服了這一點。晉勇等[14]，采用微波燒結新技術研究了納米金屬陶瓷材料的燒結工藝與性能。結果表明，微波燒結Al2O3MoAl2O3-B2O3-SiO3體系玻璃粉按一定比例與HAP 粉混合，采用等靜壓成形及微波燒成兩種成形方法對羥基磷灰石-玻璃復合粉體成形，分別在1 150℃、1 200 ℃、1 250 ℃下微波燒結。實驗表明，采用微波燒結有利于樣品的快速致密化，用微波燒結的樣品的收縮率明顯比用普通燒結法在相同溫度下燒結的樣品收縮率小。微波燒結是有效的生物陶瓷材料的燒成方法，收縮率、密度和SEM觀察結果表明，采用等靜壓成形和微波燒結HAP64 [4].Sutton W H.Am Cerma Soc Bull，1989，68(2)：376-381 [5].Sheppared L M.Am Cerma Soc Bull，1988，67(10):1656 ～1662 [6].范景蓮，黃伯云，劉軍，吳恩熙.微波燒結原理與研究現狀[J].粉末冶金工業，2004，14（1）：29～32 [7].易建宏，羅述東，唐新文等.金屬基粉末冶金零部件的微波燒結機理初探[J].粉末冶金工業，2003，13（2）：22～25 [8].周健，程吉平，袁潤章等.微波燒結WC468.[9].胡曉力，劉陽，尹虹等.微波燒結Al2O351 [10].Black R D，Meek T T，Microwave processed compositematerials[J ].J Mater Sci L et al，1986，5 ：1097-1098.[11].Anklekar R M，Agrawal D K and Roy R，Microwave sintering and mechanical Properties of PM copper steel[J ].Powder Metallurgy，2001，44(4)：355 – 362 [12].Berteaud A J，Badet J C.High temperature microwave heating in refractory materials.Microwave Power，1976(11)：315～320 [13].孫振華，郝斌.微波燒結制備陶瓷材料的研究進展[J ].陶瓷，2010（1）：12～13，23 [14].晉勇，薛屺，湯小文等.納米金屬陶瓷材料的微波燒結工藝研究[J ].機械工程材料，2004，28(12)：49～51 [15].盧冬梅，萬乾炳，晉勇.牙科全瓷材料的微波燒結研究[J ].四川大學學報，2003，40(6)：1 114～1 118 [16].吳娜，王志強，李長敏，等.羥基磷灰石-玻璃復合陶瓷的微波燒結.硅酸鹽通報，2006，25(4):54～58 [17].Roy R，Agrawal D，Cheng J P，et al.Full sintering of powderred—metal bodies in a microwave field[J ].Nature，1999，399（17）：665 [18].Samuei J，Brandon J R.J Mater Sci，1992，27（12）：3259～3262 [19].Anklekar R M，Agrawal D K，Roy R.Microwave sintering and mechanical properties of PM copper steel[J ].Powder Metallurgy，2001，44（4）：355～362 [20].Cheng J P，Agrawal D，Zhang Y H，et al.Fabricating transparent ceramic by microwave sintering.American Ceramic Society Bullite，2000，79(9)：71 – 74 [21].曾小峰，彭虎，錢端芬，等.微波燒結AlN 陶瓷的初步研究.硅酸鹽通報，2005(3)：29～32 [22].丁明桐，杜先智，陳凡等.Y-ZrO2 稀土增韌陶瓷的微波燒結[J].安徽師范大學學報，2000，23(4)：344-3461

第三篇：建筑節能門窗及技術研究現狀

建筑節能門窗及技術研究現狀

作者：陳勝斌

摘 要：

建筑節能標準越來越高，門窗節能為關鍵環節，為了提升建筑門窗的節能性，首先要對建筑節能門窗及技術的現狀進行研究。本文主要通過對門窗的結構設計、所使用的材料、遮陽系統技術及保溫密封性能等幾方面的現狀進行分析、探討，掌握結構設計、材料使用、技術應用的現狀及趨勢，為研發具有更好的節能效果、適用范圍更廣、更加經濟的節能門窗提供參考。關鍵詞：

建筑節能；節能門窗；門窗材料；遮陽系統

正文：

建筑結構中門窗為比較特殊的環節，通過門窗使室內外得以聯通，可以達到采光、通風采景的效果，又有遮陽、隔聲、防水的作用，才使建筑物適宜人類使用，為其賦予了生命的色彩，所以門窗在建筑中至關重要，有關數據表明通過門窗損失的能量約占建筑圍護部件總能耗的50％左右，比墻體、屋面、地面所占比重都多，因此，于建筑節能而言，門窗便成為提高節能標準的關鍵環節。

“十二五”規劃對建筑節能標準要求越來越高，同時也對節能門窗的設計和制造提出了新的要求。要想提高門窗的節能性能，就要從結構設計、材料選用和其它配套裝置設計著手研究。本文主要從門窗的結構設計、關鍵材料選用、遮陽技術及經濟節能幾個方面了解建筑節能門窗及技術的研究現狀。節能門窗結構設計

門窗結構的不同嚴重影響門窗的保溫隔熱性能。目前國內廣泛使用的門窗結構為推拉窗、平開窗和固定窗。

推拉窗的優點為不占用空間，工藝簡單，使用方便，但窗扇與窗框間不可避免的間隙導致室內外冷熱空氣對流從而大大降低了門窗的隔熱性能。

近來，平行推拉上懸窗使用零件鏈接門窗扇與門窗框，并通過零件在設置的軌道內滑動，使門窗扇在開啟時整體離開門窗框平面，閉合時整個門窗扇同時緊壓在框材上，大大提高了推拉窗的氣密性，達到了節能的目的。平開窗與固定窗密閉性都良好，所以，造成熱損失的主要是通過玻璃及框架本體的熱傳導及輻射傳遞出去的。因而，對平開窗及固定窗的節能研究主要從型材選料的改進及研發新型節能材料入手（下文會詳細闡述）。也有一些學者從更細微的角度入手，如開窗方式采用遙控式來提高門窗的密閉性。節能門窗關鍵材料

門窗整體節能效果由其各部分組成材料的性能決定，下面對目前窗框、玻璃材料現狀及發展進行分析。2.1 窗框材料

木質門窗、塑鋼門窗和鋁合金門窗為我國目前使用比較廣泛的窗框材料，以下就其材質優劣及現有技術對其改進方案進行簡述。

木質門窗為我國傳統門窗使用材料，其保溫性能及牢固性都不如其它材料，成本卻很高，但其美觀性能比較強，且綠色環保，近年來，有些企業從歐洲引進最新的技術、裝備，使用集成木材制作門窗框扇。技術水平與國外同步，新型木質牢固、導熱性低、生產工藝先進、美觀、環保，但由于其成本過高，在我國僅用于高端門窗。科研人員繼續從樹木種類的選擇及加工工藝進行研究，以改進木質門窗的質地，節約生產成本。

塑鋼門窗比較堅固，但防火性差，燃燒后會放出有毒氣體，且材質易老化，使用壽命短。針對這些問題科員人員進行了大量研究，對塑鋼本身性能的改進做了兩大突破，一是通過用馬來酸接枝順丁橡膠混合改性聚氯乙烯，同時加入硬脂酸鋅，使其改良斷裂強度比之前提升了50%。二是使用水滑石水滑石制備PVC 復合材料，提高了PVC 材料阻燃性能和抗紫外線性能，使其阻燃性能較改良前提升了50%。不僅對塑料本身性能進行了改進，并對塑鋼門窗型材的設計及選材提出新的要求，以減少建筑內的能量損失。如對塑鋼型材增加厚度，在型材內腔使用發泡材料填充來達到更好的保溫效果，更換襯材材料以降低門窗框的導熱性。

鋁合金門窗曾廣泛被業內采用，但由于其保溫性能不及塑鋼門窗且導熱性好，這就增加了建筑內部能量的流失，所以有段時間被塑鋼門窗取代。后來斷橋技術的推廣，在雙層鋁片之間加入塑料隔熱條，同時對鋁型材結構從新設計，不僅解決了鋁型材導熱性能好的問題，還起到了裝飾的作用，得到業界的歡迎，后來又對其進行改進，在隔熱條之間的空腔內添加發泡材料增加保溫性能。之后又在此基礎上設計鋁木復合門窗，既進一步提高了其保溫性能又增加了視覺效果，達到了良好的裝飾作用。2.2 玻璃材料

玻璃通過熱輻射及熱傳導造成建筑內的熱量損失，且玻璃占窗戶80%左右的面積，所以，為保證窗戶的節能效果玻璃的選用則至關重要。普通透明玻璃會透過90%以上的太陽輻射，且保溫性能較差，為了提高玻璃的節能性，研發人員經過探究與實驗，將普通透明玻璃表面進行加工處理，使其輻射降低便衍生出了Low-E 玻璃。又將玻璃片與內含干燥劑的鋁合金框架粘結，制成的中空玻璃，起到良好的隔聲隔熱性能。之后又將這兩種技術合二為一，并參入一些特殊元素，改進玻璃組合構造，使現在門窗使用的玻璃材料具有良好的隔聲、隔熱、保溫、環保、健康的性能。節能門窗相關技術

對門窗的組成材料進行替換、改進自然能起到一定的節能效果，但為了更進一步節能則需要依托一些技術來配合。下面就節能門窗的遮陽技術及熱模擬技術進行簡述。3.1節能門窗遮陽技術

炎熱的夏季，太陽輻射比較嚴重，建筑則需要起到很好的遮陽作用，此時節能門窗的遮陽效果則略顯不足，就需要依托遮陽系統來輔助，來達到更好的遮陽效果。

遮陽系統是一種必不可少的建筑措施。從設立位置分類，建筑遮陽可分為內遮陽、外遮陽及中遮陽系統。科研人員經過不同的實驗、測試，研究出不同地區、不同位置朝向、不同建筑風格可采用的各種遮陽系統，以便于對璃遮陽和建筑外遮陽產品的選擇及搭配。通過采用不同的遮陽技術，與節能門窗相輔相成，加之后來研究對遮陽系統只能控制，遮陽系統不僅起到了節能的作用還可以調節室內環境，使其智能舒適。3.2節能門窗熱模擬技術

如今計算機技術越來越發達，通過模擬不同氣候下室內外環境及在該環境下對門窗的各項性能要求，來分析、研究門窗的節能性，可以大大降低研究成本，提高更新效率，縮短研發周期，很好的促進門窗節能方向的發展。

而模擬技術要面對的問題便是怎樣使模擬結果與實際情況更加貼切，這便需要結合更精準的算法并優化、搜集設置更實際的參數、環境因素更加詳細來提高模擬技術的準確性。作為門窗設計有效的重要手段，計算機模擬技術將迎來更加嚴峻的考驗，這勢必會使其更加迅速的發展。結論

“十二五”規劃深化了我國節能減排的戰略目標，建筑節能取得更大的進步，要依托于節能門窗的研發及推廣使用,隨著對節能門窗性能的深入研究，節能門窗的保溫性能在不斷提高，門窗結構在不斷優化，綜合考慮環境因素，今后節能門窗不僅起到節能的效果更會使室內環境智能化，使使用者更加舒適、健康，為人類創造更多的效益。

第四篇：二氧化碳驅油技術研究現狀與發展趨勢

油藏工程新進展論文

班級：油工08-4 學號：080201140407 姓名：丁艷雪

二氧化碳驅油技術研究現狀與發展趨勢

隨著世界經濟的飛速發展，能源的生產與供求矛盾越發突出，石油作為工業 發展的命脈，由于其儲量的有限性，使得人們對它的研究和關注程度遠勝于其它能源。尋找有效而 廉價的采油新技術一直是專家們不斷探索的問題。

針對目前世界上大部分油田采用注水開發面臨著需要進一步提高采收率和水資源缺乏的問題國外近年來大力開展了二氧化碳驅油提高采收率(EOR)技術的研發和應用。這項技術不僅能滿足油田開發的需求，還可以解決二氧化碳的封存問題，保護大氣環境。該技術不僅適用于常規油藏，尤其對低滲、特低滲透油藏，可以明顯提高原油采收率

（一）二氧化碳驅油技術機理

1、降粘作用

二氧化碳與原油有很好的互溶性，能顯著降低原油粘度，可降低到原粘度的1/10左右。原油初始粘度越高，降低后的粘度差越大，粘度降低后原油流動能力增大，提高原油產量。

2、改善原油與水的流度比

二氧化碳溶于原油和水，使其碳酸化。原油碳酸化后，其粘度隨之降低，同時也降低了水的流度，改善了油與水流度比，擴大了波及體積。

3、膨脹作用

二氧化碳注入油藏后，使原油體積大幅度膨脹，便可以增加地層的彈性能量，還有利于膨脹后的剩余油脫離地層水以及巖石表面的束縛，變成可動油，是驅油效率升高，提高原油采收率。

4、萃取和汽化原油中的輕烴

在一定壓力下，二氧化碳混合物能萃取和汽化原油中不同組分的輕質烴，降低原油相對密度，從而提高采收率。二氧化碳首先萃取和汽化原油中的輕質烴，隨后較重質烴被汽化產出，最后達到穩定。

5、混相效應

混相效應是指兩種流體能相互溶解而不存在界面，消除了界面張力。二氧化碳與原油混合后，不僅能萃取和汽化原油中輕質烴，而且還能形成二氧化碳和輕質烴混合的油帶。油帶移動是最有效的驅油過程，可使采收率達到90%以上。

6、分子擴散作用

多數情況下，二氧化碳是通過分子的緩慢擴散作用溶于原油。分子的擴散過程很緩慢，特別是水相將油相與二氧化碳氣相隔開時，水相阻礙了二氧化碳分子向油相中的擴散并且完全抑制了輕質烴從油相釋放到二氧化碳中，因此，必須有足夠的時間，使二氧化碳分子充分擴散到油相中。

7、降低界面張力

二氧化碳混相驅中，二氧化碳抽提原油中的輕質組分或使其汽化，從而降低界面張力。

8、溶解氣驅作用

大量的二氧化碳溶于原油中具有溶解氣驅的作用。降壓采油機理與溶解氣驅相似，隨著壓力下降，二氧化碳從液體中逸出，液體內產生氣體驅動力，提高了驅油效果。另外，一些二氧化碳驅油后，占據了一定的孔隙空間，成為束縛氣，也可使原油增產。

9、提高滲透率作用

二氧化碳溶于原油和水，使其碳酸化。碳酸水與油藏的碳酸鹽反應，生成碳酸氫鹽。碳酸氫鹽易溶于水，導致碳酸鹽尤其是井筒周圍的大量水和二氧化碳通過的碳酸巖滲透率提高，使地層滲透率得以改善，上述作用可使砂巖滲透率提高5%-15%，同時二氧化碳還有利于抑制粘土膨脹。另外，二氧化碳-水混合物由于酸化作用可以在一定程度上解出無機垢堵塞、疏通油流通道、恢復單井產能。

（二）二氧化碳驅油技術的幾種方式

1、連續注二氧化碳氣體

2、注碳酸水(ORCO)

2、二氧化碳氣體或液體段塞后緊跟著注水

4、二氧化碳氣體或液體段塞后交替注水和二氧化碳氣體(WAG)

5、同時注入二氧化碳氣體和水。

（三）二氧化碳驅油技術優點

1、在能源緊缺和節能減排的背景下，二氧化碳驅油有著非常廣闊的推廣利用前景，有關部門應適時出臺相應的政策扶持措施，加快這一技術的推廣應用。

2、二氧化碳驅油不僅適用于常規油藏，尤其對低滲、特低滲透油藏，可以明顯提高原油采收率。根據油田地質情況的不同，每增產1 t原油約需1～4.2t二氧化碳，可增產油田總

儲量約l0％的原油。

3、適合二氧化碳驅油的油藏儲量就非常可觀

4、二氧化碳驅油具有適用范圍大、驅油成本低、采油率提高顯著等優點

5、能滿足油田開發需求，還能解決二氧化碳的封存問題，保護大氣環境。

（四）二氧化碳驅油的油藏條件

根據大量的礦場試驗，總結出適應二氧化碳驅油油藏的基本條件是：油層的巖性可以是灰巖、白云巖或砂巖等，二氧化碳溶于水后形成的碳酸可以溶蝕鈣鹽等，提高底層滲透率；二氧化碳你驅油油藏一般埋深在600-3500米，油層溫度一般低于120℃，油層厚度大于3米；油層的破裂壓力大于要求的注入壓力，防止地層的壓裂，影響驅油效果；油層具有大的空隙體積以便與二氧化碳接觸，滲透率一般大于5個毫達西.（五）二氧化碳驅油效果

大慶油田從1985年開始，為改善厚油層開發效果，提高采收率，在三個區塊開展了小規模礦場試驗。注氣采取水氣交替的注入方式進行，明顯改善了開發效果，根據對采出氣采集氣樣分析結果及生產井反映動態變化，試驗區內80%～90% 左右的生產井已見到了注入的二氧化碳氣體。室內試驗結果表明，在油層條件下，二氧化碳可使薩南原油粘度下降35%，使原油體積膨脹3.2%。

1、CO2注入后，原油粘度下降，原油輕質組份增加．分子量減小。原油這一性質的變化，反映了CO2對原油輕組份的萃取及使原油粘度下降的機理。

2、試驗區內含水穩中有降，產油量增加，延長了油田的開采期，較大幅度地提高了原油采收率。試驗區日產油量由注氣前12t上升到26t，水油比由40降到17，日產原油為注氣前的2.2倍，日增原油l4t。中心井注氣前含水92.2%，注氣后(1994年7月)最低降到84.4％，下降7.4個百分點。產液量由每天的55t上升到63t，日產原油由4.3t上升到9.6t，水油比由11.5降到5.6。日產原油為注氣前的2.2倍。

3、調整了生產井的產出剖面。注氣前(1994年4月)，全井有效厚度7.1m，只有底部2.8m有效厚度產液69t，含水92.5%。注氣后(1 994年1月)較注氣前產液韶面發生了很大變化，注氣前上部有4.3m油層不產液．注氣后產液量66．2t．占壘井產液量的85.3%，可見注氣后產液剖面得到顯著改善。

4、CO2突破后，產出債由弱堿性變為弱酸性，鈣鎂離子明顯增加。鈣離子增加到6～lO倍，鎂離子增加到5～9倍，鈣、鎂離子增加，說明二氧化碳驅有垢質產生。

5、生產井產出液中氯離子和礦化度增加。注氣后較注氣前氯離子增加到39％，礦化度增加到82%。這說明二氧化碳對水驅剩余油具有驅替作用，井可增加新的出油部位，提高了采收率。

（六）二氧化碳驅油國內外研究現狀

1、國外研究現狀

前蘇聯最早從1953年開始對注二氧化碳提高采收率技術進行研究。1967年前蘇聯石油科學研究院在圖依馬津油田的亞歷山德羅夫區塊進行了工業性基礎試驗。盡管這些油藏的地質條件不同，但都取得了好的應用效果。

而美國是二氧化碳驅發展最快的國家，自20世紀80年代以來，美國的二氧化碳驅項目不斷增加，已成為繼蒸氣驅之后的第二大提高采收率技術。美國目前 正在實施的混二氧化碳相驅項目有64個。大部分油田驅替方案中，注入的體積二氧化碳約占烴類孔隙體積的30%，提高采收率的幅度為7%-12%。

近年來，加拿大和土耳其對二氧化碳驅開采重油進行了大量的實驗研究。土耳其大規模的采用驅替二氧化碳重油，并獲得了很大的成功。加拿大也從實驗上證實二氧化碳一旦溶解在原油中就可使原油粘度降低，并且可以把粘度降低到用蒸氣驅替的水平。

2、國內研究現狀

我國東部主要產油區二氧化碳氣源較少，但注二氧化碳提高采收率技術的研究和現場先導試驗卻一直沒有停止。注二氧化碳技術在油田的應用越來越多，已在江蘇、中原、大慶、勝利等油田進行了現場試驗。

我國對二氧化碳驅油技術也進行了大量的前期研究，例如,大慶油田利用煉油廠加氫車間的副產品——高純度二氧化碳 96% 進行二氧化碳非混相驅礦場試驗。雖然該礦場試驗由于油藏的非均質性導致的氣竄影響了波及效率, 但總體上還是取得了降低含水率、提高原油采收率的效果。針對勝利油田特超稠油油藏黏度大、埋藏深 , 從 2005 年起勝利采油院與勝利石油開發中心合作 , 在鄭

411、T826等特超稠油區開始二氧化碳輔助蒸汽吞吐的試驗 , 首次把二氧化碳和水蒸氣結合起來應用于熱力采油 ,并據此展開更深入的理論研究 ,不斷提高熱采配套工藝技術水平。

2009年5月22日，在大慶油田公司榆樹林油田樹101二氧化碳驅油區塊和勘探開發研究院開發研究二室獲悉，二氧化碳驅油技術攻關試驗在這個油田外圍呈現良好發展態勢。今年，這個油田已將二氧化碳驅油技術納入戰略儲備技術，擴大二氧化碳產能建設和驅油試驗區規模，并逐步將試驗區從外圍油田向老區油田延伸。截至5月26日，大慶油田二氧化碳驅油技術攻關試驗累計增油已超過4000噸。

（七）二氧化碳驅油過程中容易遇到的一些問題

1、溫度與壓力條件的變化導致CO2濃度降低，使蠟和瀝青質從原油中沉淀析出

2、油井CO，氣竄

3、油井與油田設備的腐蝕

4、CO2的有效輸送

5、工藝成本高

6、油田附近沒有CO2氣源或者供應量不足

（八）二氧化碳驅油技術的發展前景 二氧化碳驅油是一項成熟的采油技術。據不完全統計，目前全世界正在實施的二氧化碳驅油項目有近80個。美國是二氧化碳驅油項目開展最多的國家，每年注入油藏的二氧化碳量約為2000萬～3000萬噸，其中300萬噸來自煤氣化廠和化肥廠的廢氣。

據“中國陸上已開發油田提高采收率第二次潛力評價及發展戰略研究”結果，二氧化碳在我國石油開采中有著巨大的應用潛力。我國現已探明的63.2億噸低滲透油藏原油儲量，尤其是其中50%左右尚未動用的儲量，運用二氧化碳驅比水驅具有更明顯的技術優勢。

可以預測，隨著技術的發展完善和應用范圍的不斷擴大，二氧化碳將成為我國改善油田開發效果、提高原油采收率的重要資源。

（九）結論與建議

從大慶油田幾年的現場試驗研究情況看，二氧化碳驅油的工藝技術是可行的，見到了一定的驅油效果。但要將二氧化碳驅大面積應用于油田生產，除了要解決大型壓縮機等地面設備和井下管柱工具防腐問題外，還要考慮當地是否有天然的二氧化碳氣源。在抽田開發過程中，結合油田實際，綜合評價二氧化碳驅、聚合物驅、三元混相驅、天然氣驅、蒸汽吞吐等三采措施，選擇最適宜本油田開發生產的驅油技術。

參考文獻：

[1] CO2驅提高采收率國內外發展應用情況/陳志超，李剛，尚小東，尹艷梅

[2] CO2驅油技術在大慶油田的應用/王雅如，高樹生，趙玉昆

[3] CO2驅油提高采收率技術/文喬

[4] 大港油田開展二氧化碳驅油的前景分析/王天明,王春艷，樊萬鵬

[5] 大慶油田二氧化碳驅油技術取得進展/王志田，陳慶

[6] 二氧化碳驅/金佩強摘譯自 《SPE 23564》

[7] 二氧化碳驅油/中外石油科技

[8] 科技動態/第10期 第109頁

[9] 石油工程科技/第33頁

[10] 考慮傳質擴散作用的CO2驅油數學模型及其影響因素研究/安杰 中國石油大學

第五篇：虛擬現實教學大綱

《非線性編輯》課程教學大綱

課程編號：（暫不填寫）

課程名稱：虛擬現實

總學時數和學分：本課程計劃72學時，4學分 實驗或上機學時：36學時

先修及后續課程要求：三維動畫設計3D、圖形圖像處理PS

一、課程的性質和任務

課程性質：

虛擬現實是利用計算機圖形學技術，在計算機中對真實的客觀世界進行逼真的模擬再現。通過利用傳感器技術等輔助技術手段，讓用戶在虛擬空間中有身臨其境之感，能與虛擬世界的對象進行相互作用且得到自然的反饋，并讓人產生構想。

主要任務：

使學生掌握3ds max及VPR軟件的使用方法，掌握利用3ds max軟件進行前期的模型、材質、燈光以及渲染器的設置技巧，熟練使用VRP完成動畫的設置。

二、基本要求

教學環節包括：課堂講授及習題課、課外作業、實驗、考試考查等

（一）、課堂講授

1.教學方法：

通過講授演示3ds max的使用方法讓學生掌握虛擬現實前期的制作過程，通過學習VPR軟件的動畫設置，完成后期動畫的制作。

2.教學手段：

通過多媒體設備進行教學，并采用電子教案、CAI課件、案例分析等先進教學手段。

3.外語的要求：

會看懂英文版的多媒體創作工具

（二）、教學輔助資料

拍攝的視頻素材

（三）、習題課安排

給出樣例讓學生自己完成。

三、與其它課程的關系

在本課程開設之前，應先修三維動畫設計3D，圖形圖像處理PS等課程，并為以后學習視頻特效等課程打下基礎。

四、教學內容

本課程共分七大模塊，通過學習，使學生掌握3ds max軟件的使用和VPR動畫的設定。主要教學內容有：

第一章3ds Max建模準則

虛擬現實（VR）的建模和做效果圖、動畫的建模方法有很大的區別，主要體現在模型的精簡程度上。VR的建模方式和游戲的建模是相通的，做VR最好做簡模，不然可能導致場景的運行速度會很慢、很卡、或無法運行。教學重點：模型的創建與簡模的制作。

教學難點：模型的簡化與拓撲結構的分布。目的要求：制作布線合理的簡模。

第二章3ds Max前期材質類型的應用與基本設置。

在制作VR項目時，雖然模型的優化很重要，但材質的編輯也一樣很重要，因為材質的使用需要跟烘焙操作結合在一起，不同類型的材質需要采取不同的烘焙方式。

教學重點：材質與貼圖的基本設置。

教學難點：材質的調節，UV的劃分與貼圖的繪制。

目的要求：掌握3ds max材質的調節與貼圖的正確繪制。

第三章3ds Max前期燈光設置要求與相機的創建 掌握正確的布光方法及燈光與攝像機參數的設置：

1、創建燈光并合理布光。

2、攝像機參數的調節。

教學重點：布光方案的正確選擇。

教學難點：燈光的參數調節與燈光之間的關系。

目的要求：掌握燈光布光的基本方法、并熟練使用燈光、相機的各項參數設置。

第四章3ds Max前期渲染器基本參數 教學重點：

1、默認渲染器的參數設定。

2、Vray渲染器的參數設置與調節。

教學難點：Vray渲染器的參數面板設置與材質燈光的調節。目的要求：熟練掌握渲染面板參數設置。

第五章3ds Max前期烘焙基本參數設置 教學重點：貼圖烘焙的命令和參數設置。

教學難點：烘焙的參數設置與烘焙前的渲染結果檢查。

目的要求：掌握貼圖烘焙與檢查的方法。

第六章 前期常用動畫的簡單制作

教學重點：常用父子動畫，路徑動畫，動力學動畫的制作

教學難點：父子關系的設定，路徑動畫的參數調節與動力學動畫的參數設定。目的要求：掌握常用動畫的制作。

第七章 3ds Max的模型與動畫導出技巧

教學重點：掌握部分靜態模型與全部靜態模型的導出與動畫模型的導出方法。教學難點：將烘焙模型正確導入到VPR軟件中制作動畫。目的要求：掌握烘焙完成模型的導出技巧。

五、實踐教學環節

實訓要求：

使學生掌握3ds Max與VPR的使用方法，完成虛擬現實動畫的制作。實訓內容：

實訓一 簡模的創建與布線的調整。

實訓二

常用材質的參數調節，UV的劃分與貼圖的正確繪制。

實訓三

燈光的參數設置與布光方案的正確解決。

實訓四 渲染參數面板的設置。

實訓五

貼圖烘焙的命令與參數設置。

實訓六

動畫的制作，能完成父子關系、路徑與簡單動力學動畫的制作。

實訓七

導入VPR后動畫的制作。

六、教學建議

1、師資要求：

要求主講教師具有一定的行業從業經歷或有相關成熟作品。

2、教學條件：

酷睿i5以上計算機或兼容機40臺。注：四核CPU主頻須2.6GMHz以上，內存須4G以上，硬盤須500G左右自由空間，WindowsXP系統或更高版本，3ds max 2009或以上版本，VPR軟件。

七、考試與成績評定

該課程根據平時（作業和出勤）、期中、期末等成績按學院要求比例進行考核。

八、制定教材與教學參考書

[1]《3ds max與虛擬現實》.九州星火傳媒.電子工業出版社.2006.5

九、補充說明

１．本課程須以理論與實踐結合進行教學。

２．本教學大綱適用于三年制動漫設計與制作專業。

開課單位及課程所屬教研室（加蓋單位公章）：

大綱制（修）訂負責人簽名：

開課單位教學主任簽名：

大綱制（修）訂時間： 年 月